Keto-adaptáció

annak ellenére hogy

Néhány utalás a komplexitására

Az emberi anyagcsere figyelemre méltóan rugalmasnak bizonyult a különféle étrendi energia-szubsztrátok felhasználásának képességében. Kultúrtörténeti szempontból az emberek bebizonyították, hogy képesek generációkon keresztül fennmaradni az étrendi energia 80% -áig szénhidrátként a makrotápanyagok spektrumának egyik végén, míg a másik végén 80% -ig zsírként (ketogén étrend). Tekintettel a táplálkozási lehetőségek ezen széles skálájára, mi az optimális tápanyag-keverék az emberek számára? Jobb e spektrum egyik vége, mint a másik? Vagy az a legjobb, ha valahol középen van? Ha a spektrum egyik végét alkalmazzuk, mennyi időbe telik az emberi anyagcsere, hogy optimalizálja a rendelkezésre álló domináns üzemanyag felhasználását? Meglepő módon ezekre az igaz válasz: „Valóban nem tudjuk!” Igen, tudjuk, hogy sok betegség tünete és egészségügyi mutatója sokkal jobbá válik, nem sokkal azután, hogy valaki ketogén diétát kezd. Amit még nem értünk teljesen, az az összes mögöttes fiziológiai folyamat, amelyen keresztül a ketózis elősegíti az anyagcsere gyógyulását, és hogy ez a folyamat mennyi ideig tart a teljes előnyök eléréséhez.

Az egyik oka annak, hogy nem tudunk többet erről a kérdésről, a hosszabb távú humán kutatások hiánya ennek az étrendi spektrumnak a magas zsírtartalmú végén. A legtöbb ember, köztük a legtöbb táplálkozási tudós, úgy gondolja, hogy a magas zsírtartalmú étrend hatása csak egy-két hét múlva határozható meg. Így a legtöbb diétás vizsgálatot, különösen azokat, amelyek a fizikai teljesítőképességre gyakorolt ​​hatásokat értékelik, általában két hétig vagy annál rövidebb ideig tartják. És ez még mindig így van, annak ellenére, hogy több mint 3 évtizede publikáltunk adatokat, amelyek azt mutatják, hogy a nagyon alacsony szénhidrátbevitelhez való alkalmazkodás legalább egy hónapot és valószínűleg jóval hosszabb időt igényel. Meddig? Attól függ, hogy az adaptáció milyen mértékét követi az ember, és nagyon valószínű, hogy az egyének közötti változékonyság is tényező.

Míg a ketogén étrend állapotba hozhatja táplálkozási ketózis napok alatt hetekig, hónapokba telhet, amíg a keto teljesen alkalmazkodik.

Mennyi ideig tart a keton anyagcsere optimalizálása?

Az egyik egyszerű feltételezés, amellyel azonnal rendelkezhetünk, az az, hogy a keto-adaptáció egyidejűleg történik a vérben a „ketonok” (elsősorban a béta-hidroxi-butirát) szintjének felhalmozódásával. Ez a hipotézis azon a feltételezésen alapul, hogy a ketonok összes előnye közvetlenül kapcsolódik a keringésben rendelkezésre álló mennyiséghez. De itt van a fogás - ellenőrzött fekvőbeteg-tanulmányainkban a BOHB vérszintje a ketogén diéta kezdetétől számított egy héten belül új egyensúlyi állapotba kerül (Phinney, 1980; Phinney, 1983), de az ember szubjektív és objektív képessége erőteljes testmozgásra több hét és néhány hónap között tart, míg felépül, majd stabilizálódik. Más szavakkal, a keto-adaptációs folyamat, amely lehetővé teszi a normális vagy megnövekedett testmozgást, jóval elmarad a vérben lévő ketonok szintjétől.

‍Egy másik indikátor arról, hogy a test hogyan alkalmazkodik a szigorú szénhidrát-korlátozáshoz, az a glikogén mennyisége lehet, amelyet az izmok tartanak fenn. Régen megjegyeztük, hogy még akkor is, ha az étrendben nagyon alacsony a szénhidráttartalom, az izom-glikogén csak a korábbi szint körülbelül felére csökken magas zsírtartalmú étrend után 4-6 hét után (Phinney, 1980; Phinney, 1983). De újabban magasan képzett futókat vizsgáltunk, akik 6 hónapig vagy hosszabb ideig követték a ketogén étrendet. A lenyűgöző heti edzett futásteljesítmény ellenére glikogénszintjük egészen a magas szénhidráttartalmú étrendet követő sportolók egy csoportjának szintjéig visszatért (Volek 2016). Ez azt jelenti, hogy a test képessége az izom-glikogén termelésére és megvédésére a glükoneogenezison keresztül finoman beállítható, de ez 4-6 hétnél jóval tovább tart.

A szérum húgysav mint biomarker a keto-adaptációhoz

Érdekes potenciális mutatója a test keto-adaptációjának előrehaladásáról a szérum húgysavtartalmának reakciója a ketogén étrend megkezdése után. Egészséges, normál, kezdetben normális vérhúgysavszinttel rendelkező emberekben ezek értéke általában megduplázódik a táplálkozási ketózis első hetében. Bár erről a jelenségről több mint fél évszázaddal ezelőtt számoltak be, okát továbbra sem ismerik megfelelően. Egyes orvosszakértők azt feltételezik, hogy a szénhidrát-korlátozás miatt a nukleinsavak több purinja bomlik húgysavvá, akár a sejtek megnövekedett pusztulása, akár a magasabb étrendi fehérjebevitel (azaz a nukleinsavakat tartalmazó hús) miatt. Nem részletezzük azokat az okokat, amelyek egyikét sem állják meg a publikált szakirodalom adatainak.

Röviden, az alábbi ábra azt a szérum húgysavszintet ábrázolja, amely egy egészséges emberre jellemző, közepes fehérjetartalmú ketogén étrendet fogyasztva 12 hétig. Az első hét akut emelkedése a vér ketonszintjének növekedésével egyidejűleg következik be, de ezután a lassú, progresszív csökkenés az étkezési fehérje és a vér ketonjainak stabil szintje ellenére bekövetkezik. Más szavakkal, a vér húgysavjának kezdeti emelkedése a táplálkozási ketózis kialakulásához kapcsolódik, de a test lassan alkalmazkodik a normál húgysav-clearance-hez, annak ellenére, hogy a ketonban tartósan fennmarad a vér. Tehát mi ad?

A legjobb válasz erre a kérdésre az, hogy kissé homályos megértés van arról, hogy vesénk miként bánik a szerves savakkal. A test sav-bázis egyensúlyának megvédése érdekében az étrendből származó vagy az anyagcserénk által termelt túl sok sav ellen veséink képesek azonosítani és aktívan tisztítani a szerves savakat a vérből. Bizonyos mértékben a táplálkozási ketózis kezdetekor ez válogatás nélkülinek tűnik - a húgysavat (amely mérgező lehet, ha felépül a vérben) és a nem toxikus ketonszintet egyaránt kezel. Tehát a táplálkozási ketózis kezdetén ez a két szerves sav verseng a kiválasztásért, ami a vér húgysavszintjének emelkedését okozza annak ellenére, hogy a termelés nem nő. Ezt már régen bebizonyították, amikor két tanulmány kimutatta a vér húgysavszintjének éles növekedését, amikor a ketonokat intravénásan adták be önkéntes embereknek (Lecocq, 1965; Goldfinger, 1965).

De idővel valami úgy tűnik, hogy lassan lehetővé teszi a test számára, hogy a tartós vérketonok ellenére hatékonyan megszabaduljon a húgysavtól. Más szavakkal, a vesék alkalmazkodnak a húgysav kiválasztásának normalizálásához a béta-hidroxi-butirát jelenlétében, de olyan okok miatt, amelyekre még nem volt szükségünk, ez a folyamat néhány hónapot vesz igénybe. Az egyik nyom arról, hogy ez hogyan fordul elő, az a megfigyelés, hogy az éhezési ketózis során 3 hét múlva a vesék egyharmadával választják ki a ketonokat, mint alig 4 nap múlva, annak ellenére, hogy azonos a vér ketonszintje (Fery, 1985). Ez azt jelenti, hogy a vesék sok héten át „megtanulják” (azaz hogyan alkalmazkodnak) a ketonok konzerválásához, és visszatérnek a húgysav hatékony kiválasztásához.

Ha rámutatunk a szerves savak vese kezelésének erre a lassú helyreállítására, nem javasoljuk, hogy ez a folyamat maga a korlátozó tényező a keto-adaptációban. Sokkal inkább a test energiaszabályozásának és homeosztázisának más szempontjai hasonló lassú változásokon mennek keresztül, és a nettó hatás azt a folyamatot eredményezi, amelyet régen „keto-adaptációnak” neveztünk (Phinney, 1980; 1983).

A Keto-adaptáció növeli-e a mitokondriális sűrűséget?

Egy másik lehetséges strukturális változás, amely közvetlenül hozzájárulhat a keto-adaptációhoz, az izom, az agy és más oxidatív szövetek mitokondriális sűrűségének növekedése. Az energia-anyagcsere drámai elmozdulása a zsírsav- és keton-oxidáció felé várhatóan fokozza a mitokondriumok működését. Bár a keto-adaptáció mitokondriális adaptációkhoz kapcsolódó emberi bizonyítékai hiányoznak (olyan helyzetben kell lennünk, hogy ezt hamarosan megváltoztassuk), az egérkutatások összefüggést jeleznek (Bough et al. 2006; Ahola-Erkkila et al. 2010). Ez vagy megnövekedett mitokondriális biogenezissel, vagy csökkent mitokondriális károsodás és autofágia következménye lehet.

Magától értetődik, hogy a reaktív oxigénfajok (ROS) strukturális és funkcionális károsodást okoznak a mitokondriumokban, és hogy a táplálkozási ketózis csökkenti a mitokondriális ROS termelést. Ez a meglévő mitokondriumok élettartamának gyors növekedését eredményezheti. Becslések szerint az emlős mitokondriumok felezési ideje az 1-2 hetes tartományban van, és mivel egy változás után körülbelül 5 felezési idő szükséges az egyensúly kialakulásához, a mitokondriális élettartam növekedése 5-10 hétig tarthat, amíg új egyensúlyi állapotot elér. a megnövekedett mitokondriális sűrűség érdekében, a kérdéses szövettől vagy szervtől függően.

A keto-adaptáció mint a változó idővonalak változásainak komplexusa

Az biztos, hogy amikor valaki jól megfogalmazott ketogén étrendet kezdeményez, számos olyan változás lép életbe, amelyek párhuzamosan, de nagyon eltérő teljesítési sebességgel fordulhatnak elő. Ezek a következők lehetnek:

  1. A ketogenezis gyors növekedése azt eredményezi, hogy a BOHB elérhetővé válik az oxidatív anyagcsere fő sejtanyagaként, különösen az agy, a szív és a vázizomzatban.
  2. Egyes szövetekben a progresszív adaptációk a zsírsav-oxidáció előtérbe helyezése helyett a ketonok (pl. Vázizom) helyett, több ketont és kevesebb glükózfelhasználást tesznek lehetővé az agy számára, és így kevesebb szükség van a fehérje glükoneogenezisére.
  3. Azonnali ROS-generáció csökkenés, ami a célszövet károsodásának csökkenését eredményezi, de az új egyensúlyi állapotig eltelt idő a célszövet forgalmi sebességétől függően.
  4. A glikogén-megőrzés és a 3-szén szubsztrát elszívásának finomhangolása, lehetővé téve az izom-glikogén-tartalom normalizálódását. (Volek, 2016)
  5. Csökkent gyulladásos mediátorok, az NLRP3 gyulladáscsökkentő hatásának csökkenése (Youm, 2015) és az izoprostán-generáció csökkenése (Forsythe 2010, Kim, 2012).
  6. Javított teljesítmény-tömeg arány a testzsír csökkenésével és a testösszetétel javításával (McSwiney, 2017).

Az orális keton-kiegészítők növekvő hozzáférhetőségével tudnunk kell többet megtudni mind a ketonémia rövid távú hatásairól, mind az exogén BOHB szelektív hatásairól, ellentétben a máj által felszabaduló BOHB és AcAc keverékével (Owen 1969). Tekintettel Cahill et al. hogy az AcAc-t szelektíven felveszi az izom, majd redukálja és ismét szekretálja a keringésbe BOHB-ként, ennek a folyamatnak további előnye lehet a NAD + regenerálásában a perifériás szövetekben. Ez egy vizsgálati pontot kínál a szervek közötti üzemanyagcseréhez, valamint a sejtek redox állapotának eltolódásához a máj és a perifériás szervek (pl. Izom és potenciálisan agy) között.

‍Lényeg: a keto-adaptációt valószínűleg a jól megfogalmazott ketogén étrendre adott számos párhuzamos válasz nettó hatásaként fogják meghatározni, mivel ezek a különböző válaszok különböző idővonalakon és az egyes fenotípusok/genotípusok között eltérő mértékben jelentkeznek. Ezt a sok változót eltekintve azonban a teljes keto-adaptáció ütemtervét valószínűleg hónapokban, nem pedig napokban vagy hetekben fogják mérni.

‍További kérdése van a táplálkozási ketózissal kapcsolatban? Nézze meg Dr. Steve Phinney és a Virta csapat GYIK-ét.